CN104290747B - 一种混合动力车辆的复合电源能量分配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混合动力车辆的复合电源能量分配方法，属于混合动力车辆技术领域。本发明根据车辆总阻力和车重计算车辆实时减速度，根据采集到的车速和实时减速度计算车辆制动时间；根据车辆制动时间、当前机械制动力、车辆阻力、车速、和车重计算车辆剩余可回收的能量；判断剩余可回收的能量是否大于电容可回收能量，如果大于，则将多余的能量分配给电池进行回收，否则将可回收能量都分配给电容进行回收。本发明方法简单，可靠性高，在车辆高速制动时，能够尽可能多的回收制动能量，从而提高车辆的经济性，同时优先使超级电容先回收满能量，保证了车辆的动力性。

Description

一种混合动力车辆的复合电源能量分配方法
技术领域
本发明涉及一种混合动力车辆的复合电源能量分配方法，属于混合动力车辆技术领域。
背景技术
随着混合动力汽车在全国重要城市的示范运营，客户也来越关心车辆的燃油经济性。制动能量回收是混合动力车辆提高燃油经济性的重要途径之一，怎样尽可能多回收能量对提高混合动力车辆的经济性具有重要意义。现有的能量回收策略都是电机制动发电将超级电容充满后，因受制于电池最大充电功率的限制，电机降功率发电给电池充电，其缺点是很多制动能量不能得到回收。
发明内容
本发明的目的是提供一种混合动力车辆的复合电源能量分配方法，以提高混合动力车辆对回收能量的利用率。
本发明为解决上述技术问题而提供一种混合动力车辆的复合电源能量分配方法，该分配方法包括以下步骤：
1）采集车辆前后轴制动器气压信号，计算当前机械制动力，将其与电机反馈的实际动力求和，计算出车辆制动力；
2）将车辆制动力与车辆三阻力进行求和，得到车辆总阻力，根据车辆总阻力和车重计算车辆实时减速度；
3）采集当前车速，并根据采集到的车速和车辆实时减速度计算车辆制动时间；
4）根据车辆制动时间、当前车速和车辆三阻力计算阻力消耗能量，根据车辆当前机械制动力、车速和车辆制动时间计算车辆机械制动能量，根据车辆的当前车速和车重计算车辆当前动能；
5）将计算出的阻力消耗能量、车辆机械制动能量和车辆当前动能进行求和计算得到剩余可回收的能量；
6）判断剩余可回收的能量是否大于电容可回收能量，如果大于，则将多余的能量分配给电池进行回收，否则将可回收能量都分配给电容进行回收。
所述步骤2）中的车辆三阻力为滚动阻力、空气阻力和坡道阻力。
所述的步骤4）中的阻力消耗能量的计算公式为：阻力消耗能量=（空气阻力+滚动阻力+坡道阻力）*车速*车辆制动时间。
所述的步骤4）中的车辆机械制动能量的计算公式为：机械制动能量=机械制动力*车速*车辆制动时间。
所述步骤6）中，当剩余可回收的能量是小于电容可回收能量时，分配给电容回收功率为电机需求制动功率。
所述步骤6）中，当剩余可回收的能量是大于电容可回收能量时，分配给电容回收功率为电机需求制动功率减去双向斩波功率，电池的回收功率为双向DC/DC的最大功率。
所述的双向斩波功率是电池SOC的函数，SOC越低，双向斩波命令功率越大；SOC越高，双向斩波命令功率越小。
本发明的有益效果是:本发明根据车辆总阻力和车重计算车辆实时减速度，根据采集到的车速和实时减速度计算车辆制动时间；根据车辆制动时间、当前机械制动力、车辆阻力、车速、和车重计算阻力消耗能量、车辆机械制动能量和车辆当前动能；将计算出的阻力消耗能量、车辆机械制动能量和车辆当前动能进行求和计算得到剩余可回收的能量；判断剩余可回收的能量是否大于电容可回收能量，如果大于，则将多余的能量分配给电池进行回收，否则将可回收能量都分配给电容进行回收。本发明方法简单，可靠性高，在车辆高速制动时，能够尽可能多的回收制动能量，从而提高车辆的经济性，同时优先使超级电容先回收满能量，保证了车辆的动力性。
附图说明
图1是一种基于复合电源的混合动力系统结构框图；
图2是本发明中车辆制动时间预测流程图；
图3是本发明的混合动力车辆的复合电源能量分配方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
本发明使用的复合电源的混合动力系统如图1所示，复合电源包括动力电池、双向DC/DC和超级电容，APU通过电控离合器与主动机连接，主电机通过变速箱和主减速器与车辆连接，将动力传递给车辆，车辆在制动时，主电机将回收的能量给超级电容以及通过双向DC/DC给动力电池。本发明在现有的复合电源的混合动力系统的基础上，提供一种混合动力车辆的复合电源能量分配方法，该方法首先预测车辆制动时间，然后根据所预测的车辆制动时间计算车辆制动的可回收能量，以此进行复合电源的能量分配策略，进而使复合电源尽可能多的回收能量，提高混合动力车辆的经济性。车辆制动时间的预测流程如图2所示，复合电源能量分配的流程如图3所示，该方法的具体过程如下：
1.采集车辆的前轴制动气压信号和后轴制动气压信号，根据所采集的气压信号计算车辆当前机械制动力，机械制动力=前轴制动气压*前制动气室截面面积+后轴制动气压*后气室截面面积，将计算得到的车辆当前机械制动力与电机反馈的实际动力求和，得到车辆制动力。
2.将车辆制动力与车辆三阻力进行求和，得到车辆总阻力，其中车辆三个阻力分别为空气阻力、坡道阻力和滚动阻力，根据车辆总阻力和车重计算车辆实时减速度，减速度=（空气阻力+坡道阻力+滚动阻力+车辆制动力）/车重。
3.采集当前车速，将计算出的车辆减速度信号和采集的车速信号进行滤波，根据滤波后的车速和车辆实时减速度计算车辆制动时间，制动时间=车速/减速度。
4.根据车辆制动时间、当前车速和车辆三阻力计算阻力消耗能量，根据车辆当前机械制动力、车速和车辆制动时间计算车辆机械制动能量，机械制动能量=机械制动力*车速*车辆制动时间，根据车辆的当前车速和车重计算车辆当前动能。
5.将计算出的阻力消耗能量、车辆机械制动能量和车辆当前动能进行求和计算得到剩余可回收的能量。
6.判断剩余可回收的能量是否大于电容可回收能量，如果大于，则将多余的能量分配给电池进行回收，否则将可回收能量都分配给电容进行回收。当剩余可回收的能量是小于电容可回收能量时，分配给电容回收功率为电机需求制动功率；当剩余可回收的能量是大于电容可回收能量时，分配给电容回收功率为电机需求制动功率减去双向斩波功率，电池的回收功率为双向DC/DC的最大功率。双向斩波功率是电池SOC的函数，SOC越低，双向斩波命令功率越大；SOC越高，双向斩波命令功率越小。

Claims (7)

1.一种混合动力车辆的复合电源能量分配方法，其特征在于，该分配方法包括以下步骤：
1）采集车辆前后轴制动器气压信号，计算当前机械制动力，将其与电机反馈的实际动力求和，计算出车辆制动力；
2）将车辆制动力与车辆三阻力进行求和，得到车辆总阻力，根据车辆总阻力和车重计算车辆实时减速度；
3）采集当前车速，并根据采集到的车速和车辆实时减速度计算车辆制动时间；
4）根据车辆制动时间、当前车速和车辆三阻力计算阻力消耗能量，根据车辆当前机械制动力、车速和车辆制动时间计算车辆机械制动能量，根据车辆的当前车速和车重计算车辆当前动能；
5）将计算出的阻力消耗能量、车辆机械制动能量和车辆当前动能进行求和计算得到剩余可回收的能量；
6）判断剩余可回收的能量是否大于电容可回收能量，如果大于，则将多余的能量分配给电池进行回收，否则将可回收能量都分配给电容进行回收。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆的复合电源能量分配方法，其特征在于，所述步骤2）中的车辆三阻力为滚动阻力、空气阻力和坡道阻力。
3.根据权利要求2所述的混合动力车辆的复合电源能量分配方法，其特征在于，所述的步骤4）中的阻力消耗能量的计算公式为：阻力消耗能量=（空气阻力+滚动阻力+坡道阻力）*车速*车辆制动时间。
4.根据权利要求3所述的混合动力车辆的复合电源能量分配方法，其特征在于，所述的步骤4）中的车辆机械制动能量的计算公式为：机械制动能量=机械制动力*车速*车辆制动时间。
5.根据权利要求4所述的混合动力车辆的复合电源能量分配方法，其特征在于，所述步骤6）中，当剩余可回收的能量是小于电容可回收能量时，分配给电容回收功率为电机需求制动功率。
6.根据权利要求5所述的混合动力车辆的复合电源能量分配方法，其特征在于，所述步骤6）中，当剩余可回收的能量是大于电容可回收能量时，分配给电容回收功率为电机需求制动功率减去双向斩波功率，电池的回收功率为双向DC/DC的最大功率。
7.根据权利要求6所述的混合动力车辆的复合电源能量分配方法，其特征在于，所述的双向斩波功率是电池SOC的函数，SOC越低，双向斩波命令功率越大；SOC越高，双向斩波命令功率越小。
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